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真空清洗一般定義(yì)為在真空工藝進行(háng)前,先從工件或係統材料表麵清除所不期望的物質(zhì)的過程。真空零部件的表麵清洗處理是很必要的,因為由汙染物所造成的氣體、蒸氣源會使真空係統不(bú)能獲得所要求的真空度。此外,由於汙染(rǎn)物的存在,還會影(yǐng)響真(zhēn)空部件連接(jiē)處(chù)的強度和密封性能。
一.真空加熱清洗
將工件放置於常壓或真空中加熱.促(cù)使其表麵上的揮發雜質蒸發來達到清洗的目的,這種方法的清洗效果與工件的環境壓力、在真空中保留時間(jiān)的長短、加(jiā)熱溫度、汙染物的類型及工件材料有關。其原理是加熱(rè)工件.促使其表麵吸附的水分子和各種碳氫(qīng)化合物分子的解吸作(zuò)用增強。解吸增強的程度與溫度有關。在超高真空下,為了得到(dào)原子級清潔表麵,加熱溫度必高於(yú)450度才行.加熱清洗(xǐ)方法特別有效。但有時,這種處理方法也會產生副(fù)作用。由於加熱的結果,可能發生某些碳氫化合物聚合成較(jiào)大的(de)團粒(lì),並同時(shí)分(fèn)解成碳渣.
二(èr).紫外線輻照清(qīng)洗
利用紫外輻照來分解表麵上的碳氫化合物。例如,在空氣中照射15h就可產生清潔(jié)的玻璃表麵。如果把適當預清洗的表麵放(fàng)在一個產生臭氧的紫外線源中(zhōng).要不了(le)幾分鍾就可以形成清潔表麵(工藝清潔)。這表(biǎo)明臭氧的存在增加了清潔速率。其清洗機理是:在紫外(wài)線照射下,汙物分(fèn)子受激並離解,而臭(chòu)氧的生成和存在產生高活性的原子態氧。受(shòu)激的汙物分(fèn)子(zǐ)和(hé)由汙物離解(jiě)產生的(de)自由基與原子(zǐ)態氧作用.形成較簡單易揮發分子.如H203、CO2和N2.其反應速率隨溫度(dù)的增加而增加(jiā).
三.放電清洗
這種清洗方法在高真空,超高真空係統的清洗除氣中應用的非常廣(guǎng)泛.尤其是在真空鍍膜設備(bèi)中用的最多(duō)。利用熱絲或電(diàn)極作為(wéi)電子(zǐ)源.在其相對於待清洗的表麵(miàn)加負偏壓可以實現離子(zǐ)轟擊的氣體解吸及某些碳氫化合物的去除.清洗效果取決於電極材料、幾何(hé)形狀及其與表麵的關係.即取決於單(dān)位表麵積上的離(lí)子數和離子能量(liàng).從而取決於有效電功率。在真空室(shì)中充入適當分壓力的惰性氣體(典型的如Ar氣).可(kě)以利用兩個適當的電極間的低壓下的輝光放電產生的離子轟擊來達到清洗的目的。該方法中.惰性氣(qì)體被離化並轟擊真空室(shì)內壁、真空室內的其它(tā)結構件及被鍍基片,它(tā)可以使某些真空係統免除被高溫烘烤。如果在充入(rù)的氣體(tǐ)中加入氧氣,對某些碳氫化合物可(kě)以獲得更好(hǎo)的清洗效果(guǒ)。因為氧氣可以(yǐ)使某(mǒu)些碳氫化合物氧化生成易揮發性氣體而容易被真空係統排除。不鏽鋼高真空和超高真空容器表麵上雜質的主要成(chéng)分是碳和碳氫化合物。一般情(qíng)況下,其中的碳不能單獨揮發.經化學清洗後,需要引入Ar或Ar+O2混合氣體進行輝光放電(diàn)清(qīng)洗,使表麵上(shàng)的雜質和由於化學作(zuò)用被束縛在表麵上的氣體得(dé)到清除.在輝光放電清洗中.最重要的(de)參數是外加(jiā)電壓的(de)類型(交流或(huò)直流),放電電壓大小、電流密度、充入(rù)氣體種類和壓(yā)力.轟擊的持續時間.電極的形狀以及待清洗的部件(jiàn)的材料和位置等.
四.氣體衝洗(xǐ)
1.氮氣衝洗
氮氣在材料表麵吸附時,由於吸(xī)附能小,因而吸留表(biǎo)麵時間極短.即便吸附在器壁上,也很容易被抽走。利用氮氣的(de)這種性質(zhì)衝洗真空(kōng)係統(tǒng),可以大大縮短係統的抽氣時間。如真(zhēn)空鍍膜(mó)機在放入大氣之前,先用幹(gàn)燥氮氣充入真空室衝(chōng)刷一下再充入大氣(qì),則下一抽氣循環的抽氣時間可縮短近一(yī)半,其(qí)原因為氮分予的吸附能遠(yuǎn)比水氣分子(zǐ)小,在真空下充入氮氣後,氮分子先被真空室壁吸(xī)附了。由於吸附(fù)位是一定的,先被氮分子占滿了,其吸附的水分子就很少了,因而使(shǐ)抽氣時(shí)間縮短了。如果係統(tǒng)被擴散泵油噴濺(jiàn)汙染了,還可以利用氮氣衝洗法來清洗被汙染的係統.一(yī)般是一邊(biān)對係統進(jìn)行烘烤加(jiā)熱,一邊用氮氣衝洗係統,可將油汙染消除。
2. 反應氣體衝洗
這種方法特別適用於大型(xíng)超高不鏽(xiù)鋼真空係統的內部洗(去除碳氫化合物汙染)。通常對(duì)於某些大型超高真空係統的真空室和(hé)真空元件,為了獲(huò)得(dé)原子(zǐ)態的清潔表麵,消除其表麵汙染的(de)標準方法(fǎ)是化學清洗,真空爐焙燒、輝光(guāng)放電清洗及原(yuán)能烘烤真空係統等方法。以上的清洗(xǐ)和(hé)除氣方法常用於真空係統(tǒng)安裝前及(jí)裝配(pèi)期間。在真空係統安裝後(hòu)(或係(xì)統運行後),由於真空係統(tǒng)內的各種零部件(jiàn)已經(jīng)被(bèi)固定,這時對它們進行除氣處理就很困難,一旦係統受到(偶(ǒu)然)汙染(主要是大原子數的分子如碳氫化合物(wù)的汙染),通常要(yào)拆卸後重新處理再安裝.而用反應氣體(tǐ)工(gōng)藝,可以(yǐ)進(jìn)行原位在線除(chú)氣處理(lǐ).有效(xiào)地除去不鏽鋼真(zhēn)空室內的碳氫化合物的汙染.其清洗機理:在係統(tǒng)中(zhōng)引述氧化性氣體(tǐ)(O2、N0 )和還原性氣體(tǐ)(H2、N H3)對金(jīn)屬表麵進行化(huà)學反應清洗,消除汙染,以便獲得(dé)原子態的(de)清潔金屬表麵。表麵氧化(huà)/還原的速率取決於(yú)汙染的情(qíng)況及金屬表麵(miàn)的材質,表麵反應速率的大小通過(guò)調整反應氣體的壓力和溫度來控製。對於每一種基材而言(yán),精確的參數要通過實(shí)驗來確定.對於不同的結晶取向,這些參數是不同的.
真空工藝進行前應清洗真空材料(liào),從工件或係統材料(liào)表麵清除汙染物;真空零(líng)部件的表麵清洗(xǐ)處理也是非常有必要的,因為由汙染物所造成的氣體、蒸(zhēng)氣源不僅會使真空係統不能獲(huò)得所要求(qiú)的真空度。而且由於汙染物的存在,同時也會(huì)影響真空部件連接處的強度和密封性能。
汙染物可以定義為“任(rèn)何一種無用的物質或能量”,根據汙染物的物理狀態可分為固體、氣體及液體,它們以膜或散粒形式(shì)存在。就其化學特征來看,它可以處於離子態或(huò)共價態,可以是(shì)無機物或有(yǒu)機物。
暴露在空氣中的表麵最易(yì)受到汙染,汙染的來源有很多種,最初的汙染通常是表麵本身形(xíng)成過程(chéng)中的一部分。吸附現象、化學反應、浸(jìn)析和(hé)幹燥過程、機械處理以(yǐ)及擴散和離析過程(chéng)都(dōu)使各種成分的表麵汙染物增加。
真空鍍膜加工廠表示,比較(jiào)常見的真空(kōng)材料表麵上的汙染物具體有以(yǐ)下幾種類型:
1、油脂:加工、裝配、操作(zuò)時沾染上的潤滑劑、切削液、真空油脂等;
2、酸、堿(jiǎn)、鹽類物質:清洗時的(de)殘餘物質、手汗、水中的礦物質等;
3、表麵氧化物:材(cái)料長期放置(zhì)在空氣中或放置在潮濕空氣中所形成的表麵(miàn)氧化物;
4、水基類:操作時(shí)的手汗、吹氣(qì)時的水汽、唾液等(děng);
5、拋光殘渣及環境空氣中(zhōng)的塵埃和其它有機物等。
清洗這些汙(wū)染物的目的是為了改進真空鍍膜機的工作(zuò)穩定性,使工作能夠更加(jiā)順利的進行。清洗後的表麵根據要求分為原子級(jí)清潔表麵和工藝技術上的(de)清潔表麵兩類。
在真空鍍膜機使用(yòng)鍍膜材料鍍膜前,對鍍膜材料做簡單的表麵清潔可以延長鍍膜機的使用壽命。因為各種汙染物不僅使真空係統不能獲得所要求的真空度(dù),還會影響真空部件連(lián)接(jiē)處的強度(dù)和密封性能。前期到位的清(qīng)洗工作可以減少許多麻煩,避免許多(duō)小問題的發生,對工作效率、真空鍍膜機鍍膜質量都具有十分積極的作用。可大大提高真空係統中(zhōng)所有器壁和其它組件表麵在各工作(zuò)條(tiáo)件下的工(gōng)作穩定性。
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